Android权限获取机制与常见权限不足问题分析

Android权限获取机制与常见权限不足问题分析

 

Android系统是运行在Linux内核上的，Android与Linux分别有自己的一套严格的安全及权限机制， 

　　　　很多像我这样的新手,尤其是习惯了windows低安全限制的用户，很容易在这方面弄混淆，下面是我总结的Android系统权限相关的内容， 

　　　　作为这段时间对android权限学习的总结，也希望能对大家有所帮助，不正确之处请指出。 

　　　　首先分清两个概念： 

　　　　要区分apk运行时的拥有的权限与在文件系统上被访问（读写执行）的权限两个概念。 

　　　　apk程序是运行在虚拟机上的,对应的是Android独特的权限机制，只有体现到文件系统上时才使用linux的权限设置。 

　　　　（一）linux文件系统上的权限 

　　　　-rwxr-x--x system system 4156 2010-04-30 16:13 test.apk 

　　　　代表的是相应的用户/用户组及其他人对此文件的访问权限，与此文件运行起来具有的权限完全不相关。 

　　　　比如上面的例子只能说明system用户拥有对此文件的读写执行权限；system组的用户对此文件拥有读、执行权限；其他人对此文件只具有执行权限。 

　　　　而test.apk运行起来后可以干哪些事情，跟这个就不相关了。 

　　　　千万不要看apk文件系统上属于system/system用户及用户组，或者root/root用户及用户组，就认为apk具有system或root权限。 

　　　　（二）Android的权限规则 

　　　　（1)Android中的apk必须签名 

　　　　这种签名不是基于权威证书的，不会决定某个应用允不允许安装，而是一种自签名证书。 

　　　　重要的是，android系统有的权限是基于签名的。比如：system等级的权限有专门对应的签名，签名不对，权限也就获取不到。 

　　　　默认生成的APK文件是debug签名的。 

　　　　获取system权限时用到的签名，见：如何使Android应用程序获取系统权限 

　　　　（2）基于UserID的进程级别的安全机制 

　　　　大家都知道，进程有独立的地址空间，进程与进程间默认是不能互相访问的，是一种很可靠的保护机制。

　　　　Android通过为每一个安装在设备上的包（apk）分配唯一的linux userID来实现，名称为"app_"加一个数字，比如app_43 

　　　　不同的UserID，运行在不同的进程，所以apk之间默认便不能相互访问。 

　　　　Android提供了如下的一种机制，可以使两个apk打破前面讲的这种壁垒。 

　　　　在AndroidManifest.xml中利用sharedUserId属性给不同的package分配相同的userID，通过这样做，两个package可以被当做同一个程序， 

　　　　系统会分配给两个程序相同的UserID。当然，基于安全考虑，两个package需要有相同的签名，否则没有验证也就没有意义了。 

　　　　（这里补充一点:并不是说分配了同样的UserID，两程序就运行在同一进程, 下面为PS指令摘取的， 

　　　　显然，system、app_2分别对应的两个进程的PID都不同，不知Android到底是怎样实现它的机制的） 

　　　　User PID PPID 

　　　　system 953 883 ffffffff afe0cbcc S system_server 

　　　　app_2 1072 883 ffffffff afe0dcc4 S com.android.inputmethod. 

　　　　system 1083 883 ffffffff afe0dcc4 S android.process.omsservi 

　　　　app_2 1088 883 ffffffff afe0dcc4 S android.process.acore 

　　　　（3）默认apk生成的数据对外是不可见的 

　　　　实现方法是：Android会为程序存储的数据分配该程序的UserID。 

　　　　借助于Linux严格的文件系统访问权限，便实现了apk之间不能相互访问似有数据的机制。 

　　　　例：我的应用创建的一个文件，默认权限如下，可以看到只有UserID为app_21的程序才能读写该文件。 

　　　　-rw------- app_21 app_21 2000-01-01 09:48 test.txt 

　　　　如何对外开放？ 

　　　　<1> 使用MODE_WORLD_READABLE and/or MODE_WORLD_WRITEABLE 标记。 

　　　　When creating a new file with getSharedPreferences(String, int), openFileOutput(String, int), or openOrCreateDatabase(String, int, SQLiteDatabase.CursorFactory), you can use the MODE_WORLD_READABLE and/or MODE_WORLD_WRITEABLE flags to allow any other package to read/write the file. When setting these flags, the file is still owned by your application, but its global read and/or write permissions have been set appropriately so any other application can see it. 

　　　　（4）AndroidManifest.xml中的显式权限声明 

　　　　Android默认应用是没有任何权限去操作其他应用或系统相关特性的，应用在进行某些操作时都需要显式地去申请相应的权限。 

　　　　一般以下动作时都需要申请相应的权限： 

　　　　A particular permission may be enforced at a number of places during your program's operation: 

　　　　在应用安装的时候，package installer会检测该应用请求的权限，根据该应用的签名或者提示用户来分配相应的权限。 

　　　　在程序运行期间是不检测权限的。如果安装时权限获取失败，那执行就会出错，不会提示用户权限不够。

　　　　大多数情况下，权限不足导致的失败会引发一个 SecurityException， 会在系统log（system log）中有相关记录。 

　　　　（5）权限继承/UserID继承 

　　　　当我们遇到apk权限不足时，我们有时会考虑写一个linux程序，然后由apk调用它去完成某个它没有权限完成的事情，很遗憾，这种方法是行不通的。 

　　　　前面讲过，android权限是经营在进程层面的，也就是说一个apk应用启动的子进程的权限不可能超越其父进程的权限（即apk的权限）， 

　　　　即使单独运行某个应用有权限做某事，但如果它是由一个apk调用的，那权限就会被限制。 

　　　　实际上，android是通过给子进程分配父进程的UserID实现这一机制的。 

　　　　（三）常见权限不足问题分析 

　　　　首先要知道，普通apk程序是运行在非root、非system层级的，也就是说看要访问的文件的权限时，看的是最后三位。 

　　　　另外，通过system/app安装的apk的权限一般比直接安装或adb install安装的apk的权限要高一些。 

　　　　言归正传，运行一个android应用程序过程中遇到权限不足，一般分为两种情况: 

　　　　（1）Log中可明显看到权限不足的提示。 

　　　　此种情况一般是AndroidManifest.xml中缺少相应的权限设置，好好查找一番权限列表，应该就可解决，是最易处理的情况。 

　　　　有时权限都加上了，但还是报权限不足，是什么情况呢？ 

　　　　Android系统有一些API及权限是需要apk具有一定的等级才能运行的。 

　　　　比如 SystemClock.setCurrentTimeMillis()修改系统时间，WRITE_SECURE_SETTINGS权限 好像都是需要有system级的权限才行。 

　　　　也就是说UserID是system. 

　　　　（2）Log里没有报权限不足，而是一些其他Exception的提示,这也有可能是权限不足造成的。 

　　　　比如：我们常会想读/写一个配置文件或其他一些不是自己创建的文件，常会报java.io.FileNotFoundException错误。 

　　　　系统认为比较重要的文件一般权限设置的也会比较严格，特别是一些很重要的(配置)文件或目录。 

　　　　如 

　　　　-r--r----- bluetooth bluetooth 935 2010-07-09 20:21 dbus.conf 

　　　　drwxrwx--x system system 2010-07-07 02:05 data 

　　　　dbus.conf好像是蓝牙的配置文件，从权限上来看，根本就不可能改动，非bluetooth用户连读的权利都没有。 

　　　　/data目录下存的是所有程序的私有数据，默认情况下android是不允许普通apk访问/data目录下内容的，通过data目录的权限设置可知，其他用户没有读的权限。 

　　　　所以adb普通权限下在data目录下敲ls命令，会得到opendir failed, Permission denied的错误，通过代码file.listfiles()也无法获得data目录下的内容。 

　　　　上面两种情况，一般都需要提升apk的权限，apk能提升到的权限就是system 在 android 的API中有提供 SystemClock.setCurrentTimeMillis()函数来修改系统时间，可惜无论你怎么调用这个函数都是没用的，无论模拟器还是真机，在logcat中总会得到"Unable to open alarm driver: Permission denied ".这个函数需要root权限或者运行与系统进程中才可以用。 

　　　　本来以为就没有办法在应用程序这一层改系统时间了，后来在网上搜了好久，知道这个目的还是可以达到的。 

　　　　第一个方法简单点，不过需要在Android系统源码的环境下用make来编译： 

　　　　1. 在应用程序的AndroidManifest.xml中的manifest节点中加入android:sharedUserId="android.uid.system"这个属性。 

　　　　2. 修改Android.mk文件，加入LOCAL_CERTIFICATE := platform这一行 

　　　　3. 使用mm命令来编译，生成的apk就有修改系统时间的权限了。 

　　　　第二个方法麻烦点，不过不用开虚拟机跑到源码环境下用make来编译： 

　　　　1. 同上，加入android:sharedUserId="android.uid.system"这个属性。 

　　　　2. 使用eclipse编译出apk文件，但是这个apk文件是不能用的。 

　　　　3. 用压缩软件打开apk文件，删掉META-INF目录下的CERT.SF和CERT.RSA两个文件。 

　　　　4. 使用目标系统的platform密钥来重新给apk文件签名。这步比较麻烦，首先找到密钥文件，在我的Android源码目录中的位置是"build\target\product\security"，下面的platform.pk8和platform.x509.pem两个文件。然后用Android提供的Signapk工具来签名，signapk的源代码是在"build\tools\signapk"下，用法为"signapk platform.x509.pem platform.pk8 input.apk output.apk"，文件名最好使用绝对路径防止找不到，也可以修改源代码直接使用。 

　　　　这样最后得到的apk和第一个方法是一样的。 

　　　　最后解释一下原理，首先加入android:sharedUserId="android.uid.system"这个属性。通过Shared User id,拥有同一个User id的多个APK可以配置成运行在同一个进程中。那么把程序的UID配成android.uid.system，也就是要让程序运行在系统进程中，这样就有权限来修改系统时间了。 

　　　　只是加入UID还不够，如果这时候安装APK的话发现无法安装，提示签名不符，原因是程序想要运行在系统进程中还要有目标系统的platform key，就是上面第二个方法提到的platform.pk8和platform.x509.pem两个文件。用这两个key签名后apk才真正可以放入系统进程中。第一个方法中加入LOCAL_CERTIFICATE := platform其实就是用这两个key来签名。 

　　　　这也有一个问题，就是这样生成的程序只有在原始的Android系统或者是自己编译的系统中才可以用，因为这样的系统才可以拿到platform.pk8和platform.x509.pem两个文件。要是别家公司做的Android上连安装都安装不了。试试原始的Android中的key来签名，程序在模拟器上运行OK，不过放到G3上安装直接提示"Package ... has no signatures that match those in shared user android.uid.system"，这样也是保护了系统的安全。 

　　　　最最后还说下，这个android:sharedUserId属性不只可以把apk放到系统进程中，也可以配置多个APK运行在一个进程中，这样可以共享数据，应该会很有用的。 博主补充： 

　　　　signapk编译结束后在 android目录下/out/host/linux-x86/framework/signapk.jar 

　　　　使用方法：java -jar signapk.jar platform.x509.pem platform.pk8 test.apk test_signed.apk 

　　　　实践证明，第二种方法不需要删掉META-INF目录下的CERT.SF和CERT.RSA两个文件，直接signapk就可以。 

　　　　编写使用root权限的android应用程序这个是如何执行su命令的使用 

　　　　publicstaticboolean runRootCommand(String command){ 

　　　　　　Process process =null; 

　　　　　　DataOutputStream os =null; 

　　　　　　try{ 

　　　　　　　　　　 process =Runtime.getRuntime().exec("su"); 

　　　　　　　　　　 os =newDataOutputStream(process.getOutputStream()); 

　　　　　　　　　　 os.writeBytes(command+"\n"); 

　　　　　　　　　　 os.writeBytes("exit\n"); 

　　　　　　　　　　os.flush(); 

　　　　　　　　　　 process.waitFor(); 

　　　　　　}catch(Exception e){ 

　　　　　　　　　　Log.d("*** DEBUG ***", "Unexpected error - Here is what I know: "+e.getMessage()); 

　　　　　　　　　　return false; 

　　　　　　}finally{ 

　　　　　　　　　　try{ 

　　　　　　　　　　　　　　if(os !=null){ 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　os.close(); 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　} 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　process.destroy(); 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　}catch(Exception e){ 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// nothing 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　} 

　　　　　　　　　　　　}returntrue; 

　　　　　　　　　　} 

　　　　　　}